194421. lajstromszámú szabadalom • Folyamatosan szabályozható kimenő nagyfeszültséget szolg nagyfeszültségű tápegység,előnyösen kisteljesítményű ion-,ill elektronsugaras megmunkáló és párologtató berendezések működtetésére
1 194.421 2 A találmány tárgya egy olyan stabilizált nagyfeszültségű tápegység, amely kimenő nagyfeszültsége tág határok között szabályozható, miközben a beállított kimenő áram változó terhelés ellenére is konstans marad. A nagyfeszültségű tápegységnek ellenütemű meghajtó áramkörről táplált nagyfeszültségű egyenirányítója, a meghajtóáramkör ellenütemű szélességmodulált vezérlő jeleit szolgáltató vezérlő áramköre és a kimenő nagyfeszültségről vett leosztott feszültség- és áramjeleket feldolgozó hibajelfeldolgozó áramköre van, melynek kimenő jele képezi a vezérlő áramkör vezérlőjelét, a tápegység egyes áramköreinek működtetését biztosító tápfeszültséget egy stabilizált kisfeszültségű tápforrás szolgáltatja. Nagyfeszültségű tápegységek kialakítására számos megoldás ismeretes, ezek egy része szabályozható kimenő feszültséget szolgáltat. A változó terhelési viszonyoknak legjobban az impulzusszélesség modulált ellenütemű kapcsolóüzemű tápegységek felelnek meg, amelyek jól szabályozható kimenő feszültséget szolgáltatnak. Ezeket a tápegységeket általában kisfeszültségű kimenetre készítik, mint pl. „Ferenczi Ödön: Kapcsoló üzemű tápegységek, (MJC. Bp. 1978.)” c. könyvének 22 fejezetében ismertetett LAMBDA cég által gyártott tápegység, A tápegységnél az ellenütemü invertert ellenütemű vezérlőjelekkel két NOR-kapu hajtja meg, melyek a szélességmodulált jelet szétosztják. A szélességmodulált jelet egy oszcillátor jeléből egy vezérelt komparátor állítja elő. A komparátor vezérlését egy a tápegység DC kimenetére csatlakoztatott szabályozó és áramhatároló erősítő végzi. A jelszétosztást ugyanazon oszcillátorról meghajtott, bistabil multivibrátor vezérli. A szélességmodulált inverter transzformátoros leválasztáson keresztül táplálja a kimeneti egyenirányítót és szűrőt, amely a kimenő DC feszültséget állítja elő. A kimeneti egyenirányító kialakítása igen sokféle lehet, az egyszerű egyutas egyenirányítótól a feszültségtöbbszöröző kapcsolásig. Egyes esetekben, mikor a kimeneti transzformátor soktekercses szekunder oldallal rendelkezik, a nagyfeszültség előállítható additív feszültségsokszorozóval is. A nagyfeszültségű tápegységek kialakításánál a problémák akkor jelentkeznek, amikor a nagyfeszültségű oldalon egyidejűleg több ellentétes követelményt kell kielégíteni. A kompromisszumos megoldásnak a következőket kell teljesítenie :- széles tartományban változtatható stabilizált kimenő nagyfeszültség,- a kimenő feszültségtől független, beállítható, konstans kimenőáram,- változó terhelés mellett állandó áram és feszültség,- gyors zárlatok (ionlavina okozta) elviselése károsodás nélkül,- minimális hullámosság. Ezek a követelmények megvalósítása az ismert megoldásoknál megvalósíthatatlanok, mivel a gyors változásokra történő megfelelő reagálásokra a kimeneti szűrőt el kellene hagyni, ez viszont megengedhetetlen hullámossághoz, valamint zárlatérzékenységhez vezetne. A változó terhelés mellett a konstans áram és feszültség biztosítása ugyancsak ellentétes követelmények, melyet viszont megfelelő kimeneti impedancia megléte esetén lehet csak biztosítani megfeleld szabályozással, ehhez viszont a kimeneti RLC kör megléte szükséges. A változtatható, de stabilizált kimenőfeszültségtől független beállítható kimenőáram egyidejű biztosítása az ismert szabályozó áramkörök felhasználásával nem oldható meg, mivel azokkal vagy az egyik, vagy a másik konstans szintentartása mellett tudnak csak működni. Az előzőkben vázolt egymásnak ellentmondó feltételek egyidejű biztosításához szükséges áramkör létrehozásához az alábbi felismerések vezettek:- a kimeneti szűrővel kapcsolatos ellentmondások feloldhatók úgy, hogy a szűrőt áttranszformáljuk a nagyfeszültségű transzformátor primer oldalára, s ott hozzuk létre. — Ezt az áttranszformált szűrőt úgy kell kialakítani, hogy az egyidejűleg csillapítsa a meghajtó áramkörben fellépő oszcillációt, s így a nagyfeszültségű oldali hullámosságot minimálisra csökkenti. — A hiba-érzékelő áramkörben, korrelációt kell biztosítanunk a nagyfeszültségű kimenet kimenő árama és kimenő feszültsége között úgy, hogy egyben ugyanezen áramkörben állítjuk be a feszültség és áram megkívánt állandó szinten tartandó értékét is.- Az inverter üzemi frekvenciát ügy kell megválasztani, hogy az azonos legyen a nagyfeszültségű transzformátor által meghatározott printerkor önfrekvenciájával. Találmányunk tehát egy folyamatosan szabályozható kimenő nagyfeszültséget szolgáltató nagyfeszültségű tápegység, előnyösen kisteljesítményű ion-, illetve elektronsugaras megmunkáló és párologtató berendezések működtetésére, amelyben hibajel feldolgozó áramkör jelkimenetére vezérlőjel bemenetével csatlakozó vezérlő áramkör, ennek ellenütemű vezérlőjel kimenetéire vezérlőjel bemenetéivel kapcsolódó meghajtó áramkör van. A meghajtó áramkör két ellenütemű primer tekerccsel rendelkező nagyfeszültségű transzformátoron keresztül nagyfeszültségű egyenirányítóhoz csatlakozik,amelynek egyik nagyfeszültségű kimenő pontja kimeneti feszültségmintavevő osztón keresztül egyrészt a kimenő nagyfeszültségű kapocsra, másrészt a hibajelfeldolgozó áramkör feszültség jelbemenetére van kötve. A másik nagyfeszültségű kimenő pontja, egyrészt egy nagyfeszültségű kondenzátoron keresztül a berendezés közösített földpotenciálú pontjára, másrészt a hibafeldolgozó áramkör áramjelbe menetére csatlakozik, A berendezés egyes áramköri egységeinek tápfeszültségkapcsai a tápfeszültségeket szolgáltató kisfeszültségű tápforrásra vannak rákötve, mimellett a nagyfeszültségű tápegység egyes áramköri egységei mindegyikének földpontja közösített földpotenciálú kapocsra csatlakozik. A megoldás lényege abban van, hogy a meghajtó áramkör vezérlő bemenetelre egy-egy vezérelt kapcsoló vezérlő bemenete kapcsolódik, amely vezérelt kapcsolók nem földpotenciálra kötött csatlakozói egy nagyfeszültségű transzformátor egy-egy primer tekercsének egyik végeire csatlakoznak, amely primer tekercsek másik végei egy-egy transzformátor szekunder tekercsein át kapcsolódnak a kisfeszültségű tápforrás tápfeszültség kapcsára. Ezen transzformátorok primer tekercseinek egyik végei közösítettek és a földpontra csatlakoznak, míg a másik végeik egyrészt egy-egy diódán át a tápfeszültség kapocsra, másrészt egy-egy soros RC tagon keresztül a földpontra vannak kötve. A találmányunk szerinti nagyfeszültségű tápegység előnyösen úgy alakítható ld, hogy a vezérlő áramkör szabadonfutó oszcillátorból ennek jelkimenetére párhuzamosan csatlakozó jelformáló egységből és kapu5 10 15 2C 25 30 35 40 45 50 55 60 2
